DE102017212540A1 - Projection display device with a display in several display levels - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Projektionsanzeigevorrichtung (2) zum Bereitstellen von virtuellen Anzeigebildern auf mehreren zueinander versetzten Anzeigeebenen (E1, E2), umfassend:
- eine Projektionseinheit (24) zum Bereitstellen eines Projektionsstrahlenbündels;
- eine Abbildungsoptik (21), die ausgebildet ist, um das Projektionsstrahlenbündel auf eine Kombinierfläche zu richten und um abhängig von dem Projektionsstrahlenbündel die virtuellen Anzeigebilder in den mehreren Anzeigeebenen (E1, E2) abzubilden; wobei die Projektionseinheit (24) mehrere transparente Anzeigeelemente (26, 27) aufweist, die entlang des Strahlengangs der Projektionseinheit (24) mit Abstand hintereinander angeordnet sind.
The invention relates to a projection display device (2) for providing virtual display images on a plurality of mutually offset display planes (E1, E2), comprising:
a projection unit (24) for providing a projection beam;
imaging optics (21) adapted to direct the projection beam onto a combining surface and, depending on the projection beam, to image the virtual display images in the plurality of display planes (E1, E2); wherein the projection unit (24) has a plurality of transparent display elements (26, 27) which are arranged along the beam path of the projection unit (24) at a distance one behind the other.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft Projektionsanzeigevorrichtungen, wie beispielsweise Head-up-Displays, zum Einsatz in Kraftfahrzeugen oder Flugzeugen. Weiterhin betrifft die Erfindung Projektionsanzeigevorrichtungen zur Darstellung von Abbildungen in mehreren Anzeigeebenen.The invention relates to projection display devices, such as head-up displays, for use in motor vehicles or aircraft. Furthermore, the invention relates to projection display devices for displaying images in multiple display levels.
Technischer HintergrundTechnical background
Projektionsanzeigevorrichtungen dienen zur Projektion eines Anzeigebildes über ein HUD-Scheibenfeld auf einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs, alternativ über eine separate, zwischen den Fahrer und die Frontscheibe positionierte teiltransparente Kombinierfläche, um einem Fahrer des Kraftfahrzeugs Informationen, wie beispielsweise Warnhinweise, Geschwindigkeitsinformationen, Fahrzeugzustände, Navigationshinweise und dergleichen darzustellen. Derartige Projektionsanzeigevorrichtungen projizieren eine Abbildung über das Scheibenfeld, so dass der Fahrer ein in Fahrtrichtung vorausliegendes virtuelles Anzeigebild wahrnimmt. Das projizierte Bild befindet sich auf einer Anzeigeebene, deren Lage und Projektionsdistanz durch die Projektionsanzeigevorrichtung und die Frontscheibe festgelegt ist.Projection display devices are used to project a display image via a HUD disc array on a windshield of a motor vehicle, alternatively via a separate, partially transparent Kombinierfläche positioned between the driver and the windshield to a driver of the motor vehicle information, such as warnings, speed information, vehicle conditions, navigation instructions and the like display. Such projection display devices project an image over the pane so that the driver perceives a virtual display image ahead in the direction of travel. The projected image is located on a display plane whose position and projection distance is determined by the projection display device and the front screen.
Weiterhin sind aus dem Stand der Technik Projektionsanzeigevorrichtungen bekannt, bei denen virtuelle Anzeigebilder auf mehreren Anzeigeebenen angezeigt werden, die unterschiedliche Entfernungen vom Fahrer aufweisen.Furthermore, projection display devices are known from the prior art, in which virtual display images are displayed on multiple display levels having different distances from the driver.
Beispielsweise ist aus der Druckschrift
Weiterhin ist aus der Druckschrift
Aus der Druckschrift
Aus der Druckschrift
Aus der Druckschrift
Aus der Druckschrift
Aus der Druckschrift
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Projektionsanzeigevorrichtung und ein Projektionssystem zur Verfügung zu stellen, mit denen eine Darstellung eines virtuellen Anzeigebildes in unterschiedlichen Anzeigeebenen in einfacher Weise realisiert werden kann.It is an object of the present invention to provide a projection display device and a projection system with which a representation of a virtual display image in different display planes can be realized in a simple manner.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Diese Aufgabe wird durch die Projektionsanzeigevorrichtung zum Bereitstellen von virtuellen Anzeigebildern auf mehreren Anzeigeebenen gemäß Anspruch 1 sowie durch das Projektionssystem gemäß dem nebengeordneten Anspruch gelöst.This object is achieved by the projection display device for providing virtual display images on a plurality of display levels according to claim 1 and by the projection system according to the independent claim.
Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further embodiments are specified in the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt ist eine Projektionsanzeigevorrichtung zum Bereitstellen von virtuellen Anzeigebildern auf mehreren zueinander versetzten Anzeigeebenen vorgesehen, umfassend:
- - eine Projektionseinheit zum Bereitstellen eines Projektionsstrahlenbündels; und
- - eine Abbildungsoptik, die ausgebildet ist, um das Projektionsstrahlenbündel auf ein Scheibensegment oder eine Kombinierfläche zu richten und um abhängig von dem Projektionsstrahlenbündel die virtuellen Anzeigebilder in den mehreren Anzeigeebenen abzubilden;
- a projection unit for providing a projection beam; and
- imaging optics configured to direct the projection beam onto a slice segment or combiner surface and to image the virtual display images in the plurality of display planes depending on the projection beam;
Eine Idee der obigen Projektionsanzeigevorrichtung besteht darin, virtuelle Anzeigebilder auf mehreren zueinander versetzten Anzeigeebenen zu erzeugen, indem mehrere zueinander versetzte Projektionsbilder durch eine gemeinsame Abbildungsoptik geführt werden. Um die Anzeigeebenen einem Betrachter in unterschiedlichen Projektionsabständen darzustellen, sind in der bildgebenden Einheit mehrere transparente Anzeigeelemente zueinander entlang der optischen Achse versetzt positioniert. Durch die Abbildungsoptik werden entsprechend zueinander versetzte virtuelle Anzeigeebenen generiert, die einen Abstand zueinander aufweisen, der sich aus dem Abstand der zueinander versetzten Anzeigeelemente ergibt.One idea of the above projection display device is to generate virtual display images on a plurality of mutually offset display planes by passing a plurality of mutually offset projection images through a common imaging optics. In order to display the display levels to a viewer at different projection distances, a plurality of transparent display elements are positioned offset from one another along the optical axis in the imaging unit. By virtue of the imaging optics, correspondingly offset virtual display planes are generated, which have a distance from one another which results from the spacing of the mutually offset display elements.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Projektionseinheit mehrere transparente Anzeigeelemente aufweisen, wobei die Bildpunkte der transparenten Anzeigeelemente selbstleuchtend sind, wobei insbesondere mindestens eines der Anzeigeelemente als TOLED-Anzeigeelement ausgebildet ist.According to one embodiment, the projection unit may comprise a plurality of transparent display elements, wherein the pixels of the transparent display elements are self-luminous, wherein in particular at least one of the display elements is designed as a TOLED display element.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die Projektionseinheit mehrere transparente Anzeigeelemente aufweisen, die in dem Strahlengang zwischen einer Lichtquelle und der Abbildungsoptik angeordnet sind, wobei insbesondere mindestens eines der Anzeigeelemente als LCD-Anzeigeelement ausgebildet ist.According to an alternative embodiment, the projection unit may comprise a plurality of transparent display elements which are arranged in the beam path between a light source and the imaging optics, wherein in particular at least one of the display elements is designed as an LCD display element.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die Projektionseinheit mehrere transparente Anzeigeelemente aufweisen, die in dem Strahlengang zwischen einer Lichtquelle und der Abbildungsoptik angeordnet sind, wobei insbesondere mindestens eines der Anzeigeelemente als LCD-Anzeigeelement ausgebildet ist und mindestens eines der Anzeigeelemente als TOLED-Anzeigeelement ausgebildet ist.According to an alternative embodiment, the projection unit may comprise a plurality of transparent display elements which are arranged in the beam path between a light source and the imaging optics, wherein in particular at least one of the display elements is designed as an LCD display element and at least one of the display elements is designed as a TOLED display element.
Die obige Projektionsanzeigevorrichtung hat den Vorteil, dass bei Einsatz von LCD-Displays nur eine Lichtquelle für die Projektion benötigt wird und der zusätzliche Bauraum sehr niedrig ist, da die Anzeigeelemente zwischen der Lichtquelle und der Abbildungsoptik angeordnet sind. Bei dem Einsatz von LCD-Displays mit einer flächigen lichtstarken Lichtquelle kann eine hohe Leuchtdichte erreicht werden. Bei TOLED-Displays ist der zusätzliche Bauraum ebenso niedrig, weil diese flächige, lichtgebende Displays sind.The above projection display device has the advantage that when using LCD displays only one light source for the projection is needed and the additional space is very low, since the display elements between the light source and the imaging optics are arranged. When using LCD displays with a flat bright light source, a high luminance can be achieved. In TOLED displays, the additional space is just as low, because these are planar, light-emitting displays.
Weiterhin kann die Abbildungsoptik ausgebildet sein, um das Projektionsbild vergrößert darzustellen und insbesondere eine Fokussierlinse oder einen Konkavspiegel aufweisen.Furthermore, the imaging optics can be designed to enlarge the projection image and in particular have a focusing lens or a concave mirror.
Gemäß einer Ausführungsform kann eine Lichtquelle der Projektionseinheit flächig ausgebildet sein.According to one embodiment, a light source of the projection unit may be formed flat.
Es kann vorgesehen sein, dass mindestens eines der Anzeigeelemente mit seiner Flächennormalen geneigt zu einer optischen Achse der Projektionseinheit angeordnet ist, um eine Abbildung in einer geneigten Bildebene zu erzeugen.It can be provided that at least one of the display elements is arranged with its surface normal inclined to an optical axis of the projection unit to produce an image in an inclined image plane.
Die Anzeigeelemente können jeweils eine flächige transparente Anzeigeeinrichtung aufweisen, die ansteuerbar ist, um einen teiltransparenten farbigen und/oder intransparenten Bildpunkt oder einen transparenten Bildpunkt darzustellen. The display elements can each have a planar transparent display device which can be controlled to display a partially transparent colored and / or non-transparent pixel or a transparent pixel.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Projektionsanzeigesystem mit der obigen Projektionsanzeigevorrichtung und einer Steuereinheit vorgesehen, wobei die Bildpunkte der Anzeigeelemente als transparent, teilweise transparent farbig oder intransparent ansteuerbar sind.According to a further aspect, a projection display system with the above projection display device and a control unit is provided, wherein the pixels of the display elements are controllable as transparent, partially transparent in color or non-transparent.
Insbesondere kann die Steuereinheit so ausgelegt sein, dass die Anzeigeelemente mit derselben Frequenz angesteuert werden und die einzelnen Frequenzen untereinander synchronisiert sind. Hiermit soll es möglich sein, auf einem der Anzeigeelemente ein Bild darzustellen und die übrigen auf transparent zu stellen. Es werden im Wechsel Bilder auf den Anzeigeelementen dargestellt, wobei diese durch die übrigen sichtbar ist.In particular, the control unit can be designed so that the display elements are driven at the same frequency and the individual frequencies are synchronized with each other. This should make it possible to display an image on one of the display elements and to set the others to transparent. Pictures are alternately displayed on the display elements, whereby this is visible through the rest.
Weiterhin ist es dadurch möglich, intransparente Bereiche auf den Anzeigeelementen darzustellen.Furthermore, this makes it possible to represent non-transparent areas on the display elements.
Figurenlistelist of figures
Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
-
1 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Projektionsanzeigesystems.
-
1 a schematic cross-sectional view of a projection display system.
Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments
Die Projektionsanzeigevorrichtung
Die Projektionseinheit
Die LCD-Anzeigeelemente
Die Lichtquelle
In einer alternativen Ausführungsform können die transparenten Anzeigeelemente mit selbstleuchtenden ansteuerbaren Bildpunkten ausgebildet sein, wie z. B. als TOLED- Anzeigeelemente. In diesem Fall kann auf eine separate Lichtquelle verzichtet werden.In an alternative embodiment, the transparent display elements may be formed with self-luminous controllable pixels, such. B. as TOLED display elements. In this case, can be dispensed with a separate light source.
In einer alternativen Ausführung können die transparenten Anzeigeelemente aus einer Kombination aus transparenten LCD-Anzeigeelementen und selbstleuchtenden ansteuerbaren Bildpunkten ausgebildet sein, wie z. B. als TOLED- Anzeigeelemente.In an alternative embodiment, the transparent display elements may be formed from a combination of transparent LCD display elements and self-illuminating controllable pixels, such. B. as TOLED display elements.
Durch die Abbildungsoptik
Weiterhin kann der Abstand der virtuellen Bildebenen, was einem wahrgenommenen Abstand zwischen Anzeigebildern entspricht, durch ein Fokusänderungselement
Ein solches optisches Fokusänderungselement kann aus einem transparenten Dispersionsmaterial, wie Glas, PMMA oder dergleichen ausgebildet sein. Die Anzeigeelemente können weiterhin in Form eines Multilayer Display mit zueinander parallelen Bilddarstellungsebenen bzw. zueinander geneigt angeordneten Bilddarstellungsebenen ausgebildet sein. Dadurch, dass der oben beschriebene Aufbau nur eine Lichtquelle benötigt, können die Kosten und der Bauraum einer solchen Projektionsanzeigenanordnung gering bleiben. Auch beim Einsatz von selbstleuchtenden transparenten Anzeigeelementen, wie z. B. TOLEDs, bleiben die Kosten und der Bauraum der Projektionsanzeigeanordnung niedrig.Such an optical focus change element can be made of a transparent Dispersion material such as glass, PMMA or the like may be formed. The display elements can furthermore be designed in the form of a multilayer display with mutually parallel image representation planes or image representation planes arranged inclined to one another. The fact that the structure described above requires only one light source, the cost and space of such a projection display arrangement can remain low. Even when using self-luminous transparent display elements, such. As TOLEDs, the cost and space of the projection display arrangement remain low.
Das Projektionsanzeigesystem
Alternativ kann die Steuereinheit
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- ProjektionsanzeigesystemProjection display system
- 22
- ProjektionsanzeigevorrichtungProjection display device
- 33
- Frontscheibewindscreen
- 44
- Benutzeruser
- B1, B2B1, B2
- virtuelle Anzeigebildervirtual display images
- E1, E2E1, E2
- Anzeigeebenendisplay levels
- 2121
- Abbildungsoptikimaging optics
- 2222
- Konkavspiegelconcave mirror
- 2323
- Flachspiegelflat mirrors
- 2424
- Projektionseinheitprojection unit
- 2525
- Lichtquellelight source
- 2626
- erstes Anzeigeelementfirst display element
- 2727
- zweites Anzeigeelementsecond display element
- 2929
- FokusänderungselementFocus change element
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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